Ga naar hoofdinhoud

Innovatief architectenbureau Studio RAP

Circular Experience - Robotic Fabrication Studio RAP

Studio RAP is een innovatief architectenbureau met robotspecialisten en techneuten. Hun expertise is architectuur realiseren door computational design te combineren met digitale fabricagetechnieken. Computational design is simpel gezegd ontwerpen met algoritmes die digitaal vormen genereren. Het mooie hiervan, vindt Wessel van Beerendonk, is dat je hiermee een antwoord kunt geven op de steeds complexere mondiale uitdagingen waar we voor staan.

Studio RAP staat voor

Studio RAP staat voor Robotics, Architecture and Production en houdt kantoor in het Innovation Dock op RDM Rotterdam. Wessel van Beerendonk, Léon Spikker en Lucas ter Hall begonnen het bedrijf in 2015 direct na hun afstuderen aan de TU Delft zonder noemenswaardige praktijkervaring. Wat hen dreef was passie voor robotica en frustratie over het gebrek aan innovatie in de bouwsector. Het idee achter RAP is een ontwerp­ en fabricagestudio in het leven roepen waarbij digitale ontwerptechnieken en innovatieve productiemiddelen de hoofdrol spelen. Wessel van Beerendonk en zijn kompanen willen de rol van architect en producent laten samensmelten, om zo te komen tot digitaal bouwmeesterschap. Vanuit nieuwe ontwikkelingen op het gebied van digitale ontwerp­ en productietechnieken wil RAP slimmere en duurzamere gebouwen ontwerpen met een eigen, unieke architectonische expressie.

Is beginnen uit frustratie wel een goed uitgangspunt

Dat van frustratie is wel eens gezegd, maar ik zou het liever willen aanvliegen vanuit kansen zien en benutten. Om als architect relevant te
zijn, moet je een antwoord hebben op de grote mondiale vraagstukken. Die vragen proberen we in elk project te onderzoeken en daar waar mogelijk te beantwoorden. Door innovatie te omarmen en actief te ontwikkelen, lukt ons dit. Toen we onze studio begonnen, zagen we enorme mogelijkheden in technologie. Deze mogelijkheden waren in elk geval sterker dan onze frustraties. Zoals je waarschijnlijk weet, heeft het digitale tijdperk ongekende mogelijkheden met zich meegebracht in vormvrijheid en complexiteit. Helaas kon je als architect die mogelijkheden nog niet zo makkelijk omzetten naar fysieke maakbaarheid.

Inmiddels zijn we dertig jaar verder. De maaktechnieken zijn zodanig ontwikkeld dat digitale fabricage binnen handbereik is gekomen, ook in ons vak dat zich kenmerkt door het samenstellen van grote hoeveelheden goedkope elementen. Wat daar mooi aan is, is dat je je digitale ontwerp direct op een architectonische schaal door robots kunt laten maken. Hierin zagen wij de kans om iets met onze frustratie te doen.

Leg dat eens uit?

De combinatie van computational design en digitale fabricage stelt ons in staat om maatoplossingen te bieden voor complexe architectonische opgaves. De kracht van computational design is dat je een enorme hoeveelheid data kunt verwerken en afwegen in een ontwerp. Digitale fabricagemethoden maken het vervolgens mogelijk om dit complexe ontwerp betaalbaar te realiseren. We zien dat de architectuur nog steeds doorbouwt op de pilaren van het modernisme. Dit resulteert in een vormentaal die monotoon, serieel en vlak is en gebaseerd op massaproductie. Maar als je, zoals wij, digitaal ontwerpt en met robots produceert, kan je dat modernisme afwerpen.

Kun je daar een voorbeeld van geven?

Een van onze eerste projecten was Skilledin Office. We optimaliseerden de vorm van de houten koepelconstructie met een digitale formfinding methode op zo’n manier dat hij er niet alleen goed uitziet, maar constructief ook slim is. Dankzij form-finding ontstond er een buitengewoon complex ontwerp. Op de traditionele productiewijze – of bij seriële massaproductie – is zo’n vorm nauwelijks te maken, maar in elk geval onbetaalbaar.

De ontwikkelingen op het gebied van digitaal gestuurde fabricage met robotarmen geven ons handvaten om complexen structuren te ontwerpen en fabriceren. Zo zijn de dubbel gekromde koepels van Skilledin Office samengesteld uit driehoekige houten panelen die met vingerverbindingen aan elkaar haken. De gigantische hoeveelheid instructies voor het robotgestuurde fabricageproces zijn rechtstreeks vanuit ons digitale model gegenereerd. Dat maakte complexe bewerkingen als het frezen van verlopende schuine kanten van de driehoeken en het onder een hoek voorboren van schroefgaten mogelijk.

Zijn er naast vormvrijheid nog meer voordelen?

Zeker. Als je naar de vormen in de natuur en de biologie kijkt, dan zie je dat materiaal bijzonder kostbaar en schaars is. De vorm krijg je er bij wijze van spreken gratis bij. In de bouw gebeurt precies het tegenovergestelde. Daar is materiaal relatief goedkoop, maar is de complexe vorm kostbaar. Met de huidige technieken kunnen we in vormgeving nieuwe grenzen opzoeken en op een duurzame wijze produceren met een minimale materiaalverspilling. Een belangrijk gegeven in een sector die bij de productie van gebouwen gigantische hoeveelheden materiaal gebruikt en bouwafval produceert. Een dergelijke optimalisatie wordt zonder de kracht van computational design en digitale productietechnieken niet maximaal benut.

Hoe werken de algoritmes waarmee jullie ontwerpen?

Laten we voor het gemak bij het ontwerp van Skilledin Office blijven. De vorm van de koepel is ontstaan door vormoptimalisatie. We tekenden hiervoor niet de unieke onderdelen zelf, maar gebruikten een algoritme gebaseerd op grafostatica die de vorm genereerde. Simpel gezegd is de vorm afgeleid van het concept van de hangende kettinglijn. Wanneer je die lijn omkeert, ontstaat een vorm die haar belasting ideaal afdraagt. Van dit principe is een 3D vertaling gemaakt. Een dergelijk geoptimaliseerde vorm kan je met een algoritme in een computer ontwerpen waardoor een complexe structuur ontstaat die je met de hand niet had kunnen realiseren. Wij hebben het talent in huis om dergelijke ontwerpen te maken. Daarmee onderscheiden we ons van andere ontwerpbureaus. We ontwerpen én produceren van meet af aan digitaal.

Voor mij als architect opent het een heel nieuw scala aan mogelijkheden. Ontwerpoplossingen die tot voor kort niet mogelijk waren, kunnen wij wel realiseren. Architectuuropgaves worden steeds complexer. Met behulp van algoritmes kunnen we slimmer en efficiënter ontwerpen en hierop een passend antwoord geven. Ook kunnen we door vormoptimalisatie gebouwen veel duurzamer produceren. Zo konden we de overspanning van de koepel van Skilledin Office realiseren met een minimum aan materialen en materiaalverspilling zonder concessies te doen aan het architectonisch ontwerp. Het ziet er fantastisch uit.

Daarnaast zet onze manier van werken procesinnovatie in gang. Waar de bouwsector zich nu kenmerkt als een lineair proces dat allesbehalve efficiënt is, ontstaat er door onze werkwijze een integrale digitale bouwketen met een directe verbinding tussen het digitale en het materiële. Samen met de koplopers in de bouw werken wij hard aan de realisatie van die efficiënte bouwketen.

RAP wil een hedendaagse digitale bouwmeester zijn. Waarin zit het verschil met de oude generatie ontwerpers?

De ‘oude’ generatie moet de brug tussen the digital and the material nog over. Veel architecten gebruiken de computer als een digitale tekentafel. Lekker handig en snel. Maar daardoor verandert er niets aan de rest van de keten. Er is geen koppeling met het maakproces, terwijl daar juist de winst zit. Er wordt om ons heen best geïnnoveerd, dat kan ik niet ontkennen, maar het gaat in de praktijk toch om minimale innovaties binnen de huidige gang van zaken. Als je het ontwerpen met algoritmes omarmt, dan open je voor jezelf de deur naar een compleet nieuwe wereld aan mogelijkheden. Die knop moet om.

Hoe voorspelbaar zijn architectonische algoritmes?

Het gaat om een interessant spanningsveld tussen voorspelbaarheid en onvoorspelbaarheid. Als ontwerper componeer en dirigeer je het algoritme, in grote lijnen weet je wat er gebeurt, maar een deel is onvoorspelbaar. Een mooi voorbeeld is ons parametrisch interieurontwerp voor het circulair paviljoen van ABN AMRO. De opdrachtgever vroeg ons om binnen het concept van dit gebouw een interieur te ontwerpen. Door de afvalstromen in kaart te brengen, kwamen we op een gegeven moment uit bij de leverancier van de houten draagconstructie die gemaakt is van gelamineerde liggers van vuren en lariks. Tijdens de productie van die balken en kolommen ontstond veel afval. Dat materiaal hebben we opgehaald bij de leverancier en was voor ons het startpunt voor het ontwerp en de input voor de productierobot. We hebben toen een parametrisch detail bedacht dat zowel een ingetogen als een expressief karakter kan hebben. Dat detail hebben we dus op voorhand ontworpen, maar vervolgens hebben wij de positie en oriëntatie van de tienduizend latten waaruit het interieur bestaat aan het algoritme overgelaten. Wanneer je goed kijkt, zie je dat de wandelementen vlak zijn ter plaatse van de handregel en expressief daar waar de afstand tot de handrail groter is. Deze strategie hebben we ontworpen, maar de exacte lengte en rotatie van iedere houten lat werd gegenereerd door het algoritme. Dat kan ook niet anders, want zoveel complexiteit kun je als architect niet bevatten. Je moet, of je nu algoritmes gebruikt of niet, nog steeds een goede architect zijn om die ongekende mogelijkheden om te zetten in een relevant ontwerp. Daar gaat het in essentie om.

Tekst: Peter de Winter

Schrijf je in voor de nieuwsbrief

Met deze wekelijkse nieuwsbrief blijf je op de hoogte van het laatste nieuws uit de bouwtechniek.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.